【正文】 用 8255 擴(kuò)展外部 I/O 口。由此將Ｐ 0 口地址送于 74ＨＣ 373 鎖存，以便下一時(shí)刻，Ｐ０口傳送數(shù)據(jù)。B 組只能設(shè)置為基本 I/O 或閃控式 I/O 兩種模式 ,而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決定 。 圖 8255 引腳圖 ② CS:芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ,即 /CS=0 時(shí) ,表示芯片被選中，允許 8255 與 CPU進(jìn)行通訊 。 ④ WR:寫入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ,即 /WR=0 且 /CS=0 時(shí) ,允許 CPU 將數(shù)據(jù)或控制字寫入 8255。 ⑥ PA0～ PA7:端口 A輸入輸出線，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器， 一個(gè) 8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 ⑧ PC0～ PC7:端口 C輸入輸出線，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器， 一個(gè) 8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。 8255 有 4 個(gè)內(nèi)部緩存器，分別是 A 端口緩存器、 B 端口緩存器、 C 端口緩存器及控制緩存器。下表為 A A0 配合 RD、 WR及 CS 的控制狀態(tài)表。 74HC373 其主要電器特性的典型值如下 (不同廠家具體值有差別 ): 型號(hào) tPd PD 54S373/74S373 7ns 525mW 54LS373/74LS373 17ns 120mW 373 的輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。當(dāng) OE 為高電平時(shí)， O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng) LE 為低電平時(shí)， O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。 圖 給出了 74HC373 芯片引腳結(jié)構(gòu)。可以方便的驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。 4腳 VS 接電源電壓， VS 電壓范圍 VIH 為＋ 2． 5～ 46 V。 1腳和 15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。 5， 7， 10， 12 腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。表 2.3是 L298N 功能邏輯圖。 由表 可知 EnA 為低電平時(shí)， 電機(jī)停止運(yùn)行 ，當(dāng) EnA 為 PWM 時(shí) ，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。 下圖是其引腳圖： 圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 12 圖 圖 路的專用芯片 L298所組成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。每一組 PWM 波用來控制一個(gè)電機(jī)的速度，而另外兩個(gè) I/O 口可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，控制比較簡(jiǎn)單，電路也很簡(jiǎn)單，一個(gè)芯片內(nèi)包含有 8 個(gè)功率管，這樣簡(jiǎn)化了電路的復(fù)雜性，如圖所示 IOB IOB11 控制第一個(gè)電機(jī)的方向， IOB8 輸入的 PWM 控制第一個(gè)電機(jī)的速度； IOB1 IOB13 控制第二個(gè)電機(jī)的方向， IOB9 輸入 的 PWM 控制第二個(gè)電機(jī)的速度。有兩個(gè)模擬信號(hào)輸入端，分別為 10V 輸入端和 20V 輸入端，各自都既允許單極性輸入，也允許雙極性輸 入。它可以和 16位 CPU 相連接，也可以和 8 位 CPU 相連接。 AD574 可以通過簡(jiǎn)單的三態(tài)門 、鎖存器接口與微機(jī)的系統(tǒng)總線相連接，也可以通過編程接口與系統(tǒng)總線相連接。 AD574A 主要功能特性如下： ①分辨率： 12 位 ②非線性誤差：小于177。 1LBS ③轉(zhuǎn)換速率： 25us ④模擬電壓輸入范圍： 0— 10V和 0— 20V， 0— 177。 10V兩檔四種 ⑤電源電壓：177。 [1]. Pin1(+V)—— +5V 電源輸入端。 [3]. Pin3(CS )—— 片選端。與 端用來控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的方式和數(shù)據(jù)輸出格式。 [5]. Pin5(R/C)—— 讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)控制端。 [7]. Pin7(V+)—— 正電源輸入端，輸入 +15V 電源。 [9]. Pin9(AGND)—— 模擬地端。 [11]. Pin(V)—— 負(fù)電源輸入端，輸入 15V 電源。 [13]. Pin13(10V IN)—— 10V 量程模擬電壓輸入端。 [15]. Pin15(DGND)—— 數(shù)字地端。通過這 12 條數(shù)據(jù)總線向外輸出 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 AD574 工作時(shí)序的控制功能狀態(tài)表。與 LF398 結(jié)構(gòu)相同的還有 LF198/LF298 等，都是由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成 ，具有采樣速度高，保持電壓下降慢和精度高等特點(diǎn)。輸入偏置電壓的調(diào)整只需在偏置端 (2 腳 )調(diào)整即可 ,并且在不降低偏置電流的情況下 ,帶寬允許 1MHz,其主要技術(shù)指標(biāo)有 : 工作電壓： +5+18V 采樣時(shí)間： 10us 可與 TTL、 PMOS、 CMOS 兼容 當(dāng)保持電容為 時(shí)，典型保持步長(zhǎng)為 低輸入漂移，保持狀態(tài)下輸入特性不變 在采樣或保持狀態(tài)時(shí)高電源抑制 下圖為 集成采樣 /保 持器 LF398 引腳圖。如圖 所示是 CS3020 的外形圖，將有字面對(duì)準(zhǔn)自己，三根腳從左右 分別是 Vcc，地，輸出。如果在圓周上粘上多粒磁鋼，可以 實(shí)現(xiàn) 旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個(gè)脈沖輸出。 這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛。 結(jié)構(gòu)參數(shù)（ mm） ： 圖 引腳說明： 1： + 15V 2： 0V(電源地 ) 3： Vout 4： 15V 表 結(jié)構(gòu)參數(shù) 型號(hào) CS010G CS020G CS030G CS040G IPN 原邊額定輸入電流 10 20 30 40 A IP 原 邊 電 流 測(cè) 量 范圍 0 ～177。4 0 0 ～177。80 A 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 18 VSN 副邊額定輸出電壓 1177。12～ 177。5%） V IC 電流消耗 VC=177。30 mV VOM 磁 失 調(diào) 電壓 IPN→0 177。1 mV/℃ Tr 響應(yīng)時(shí)間 ≤3 μs f 頻帶寬度（ 3dB） DC～ 20 kHz TA 工作環(huán)境溫度 –25～ +85 ℃ TS 貯存環(huán)境溫度 –40～ +100 ℃ RL 負(fù)載電阻 TA=25℃ ≥10K Ω 使用說明 ，當(dāng)待測(cè)電流從傳感器穿芯孔中穿入，即可從輸出端測(cè)得與被測(cè)電流一一對(duì)應(yīng)的電壓值。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 19 。而 MCS51 系列單片機(jī)作為應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)之一，卻沒有 PWM 輸出功能，本文采用定時(shí)器配合軟件的方法實(shí)現(xiàn)了 MCS51單片機(jī)的PWM輸出調(diào)速功能 ,這對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合是 非常實(shí)用的。沖量指窄脈沖的面積。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。其輸出電流 i(t)對(duì)不同窄脈沖時(shí)的響應(yīng)波形如圖 。脈沖越窄，各 i(t)響應(yīng)波形的差異也越小。用傅里葉級(jí)數(shù)分解后將可看出，各 i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。 SPWM 波形 —— 脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM 波形。 PWM 電流波： 電流型逆變電路進(jìn)行 PWM 控制，得到的就是 PWM 電流波。用單片機(jī)控制 H橋芯片 使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 本設(shè)計(jì)采用 H 橋驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 來實(shí)現(xiàn) PWM 電機(jī)調(diào)速。電路得名于 “H橋式驅(qū)動(dòng)電路 ”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜?H。 如圖 所示， H 橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括 4 個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。例如，如圖 所示，當(dāng) Q1 管和 Q4 管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng) Q1從左至右穿過電機(jī)，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極。 當(dāng)三極管 Q1和 Q4 導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭指示為順時(shí)針方向）。當(dāng)三極管 Q2 和 Q3 導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另 一方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時(shí)針方向）。如果三極管 Q1 和 Q2 同時(shí)導(dǎo)通，那么電流就會(huì) 從正極穿過兩個(gè)三極管直接回到負(fù)極。 基于上述原因，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關(guān)。 4 個(gè)與門同一個(gè) “使能 ”導(dǎo)通信號(hào)相接，這樣，用這一個(gè)信號(hào)就能控制整個(gè)電路的開關(guān)。（與本節(jié)前面的示意圖一樣，圖 所示也不是一個(gè)完整的電路圖，特別是圖中與門和三極管直接連接是不能正常工作的。如果 DIR－ L信號(hào)為 0， DIR－ R 信號(hào)為 1，并且使能信號(hào)是 1， 那么三極管 Q1 和 Q4 導(dǎo)通，電流從左至右流經(jīng)電機(jī)（如圖 所示）；如果 DIR－ L信號(hào)變?yōu)?1，而 DIR－ R信號(hào)變?yōu)?0，那么 Q2 和 Q3 將導(dǎo)通，電流則反向流過電機(jī)。比如常用的 L293D、 L298N、 TA7257P、 SN754410 等。主電路設(shè)有 H 橋型二級(jí)管電路作為保護(hù)電路。穩(wěn)壓器 7807905 分別提供 +5V、 5V 電壓， 781 7915 分別提供 +15V、 15V 電壓。 電源部分如圖 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 25 3020T 其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡(jiǎn)單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關(guān)靠近磁鋼，就 有信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)不斷地產(chǎn)生脈沖信號(hào)輸出。 CS040G 應(yīng)用霍爾效應(yīng)開環(huán)原理的電流傳感器，能在電隔離條件下測(cè)量直流、交流、脈沖以及各種不規(guī)則波形的電流。如圖 。而電流隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的不同會(huì)有正負(fù)之分，因此 AD574 采 用雙極性接法。 動(dòng)態(tài)顯示方式：動(dòng)態(tài)顯示方式是指一位一位地輪流點(diǎn)亮每位顯示器（稱為掃描），即每個(gè)數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個(gè)數(shù)碼管公用一組段選，段選數(shù)據(jù)僅對(duì)位選選中的數(shù)碼管有效。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。若顯示器的 位數(shù)不大于 8位，則顯示器的公共端只需一個(gè) 8 位 I/O 口進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描（稱為掃描口），控制每位顯示器所顯示的字形也需一個(gè) 8 位口（稱為段碼輸出）。 8255A 口的 PA3 到 PA0分別控制 4 位 LED 的選通，ＰＢ口則進(jìn)行８位筆段代碼的傳輸。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 28 第 三 章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) PID 控制算法 原理及 流程圖 所謂增量式 PID 是指 數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量 Δku 。 增量式 PID 控制算法可以通過（式 ）推導(dǎo)出。 增量式 PID 控制算法與位置式 PID 算法（式 ）相比，計(jì)算量小的多，因內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 29 此在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。 物理模型 : 圖 PID增量式控制算法原理圖 圖 在實(shí)際編程時(shí) α0 、 α1 、 α2 可預(yù)先算出，存入預(yù)先固定 的單元，設(shè)初值 e（ k1）、 e（ k2）為 0。而增量式只需計(jì)算增量，當(dāng)存在計(jì)算誤差或精度不足時(shí)，對(duì)控制量計(jì)算的影響較小。 實(shí)現(xiàn)顯示（按照人機(jī)對(duì)話功能顯示各種不同參數(shù)） 不斷地進(jìn)行鍵掃描，判斷是否有鍵按下。 主程序流程圖 如圖 系統(tǒng)每隔 10ms 對(duì)轉(zhuǎn)速、電流采樣一次，每采樣三次，進(jìn)行一次數(shù)據(jù)處理。 中斷程序流程如圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 31 圖 主程序流程圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 32 圖 中斷程序流程圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 33 結(jié)論 ： 本次設(shè)計(jì)我做的是直流電機(jī)調(diào)速，以前也接觸過，是在實(shí)訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過學(xué)習(xí) ，使我對(duì) 51 單片機(jī)有了更進(jìn)一步的了解，對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要如何入手有了更加深刻的體會(huì)。 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是基于單片機(jī)控制的 PWM 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，以 小 直流電機(jī)為控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)速度、電流反饋雙閉環(huán)、采用 PID控制算法。并在 LED 上實(shí)時(shí)顯示輸入?yún)?shù)及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速。采用 PID 控制算法，調(diào)節(jié) PWM 占空比從而控制電機(jī)兩端電壓，以達(dá)到調(diào)速的目的。并在 4位 LED 上實(shí)時(shí)顯示輸入?yún)?shù)及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速。用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的資源編譯了我的程序，并且通過了編譯。AD 轉(zhuǎn)換 MOV DPTR， 087FdH ；送端口地址 MOVX ﹫ DPTR， A ；啟動(dòng) AD574A LOOPa:JB ,LOOP a ；檢測(cè) 口 INC DPTR ；使 R/C 為 1 MOVX A,﹫ DPTR ；讀取 8 位數(shù)據(jù) MOV I1 A INC I1